復合行星齒輪變速器傳動比分析畢業(yè)論文

1、 . . PAGE19 / NUMPAGES24本科畢業(yè)論文題目名稱：復合行星齒輪變速器傳動比的分析與計算方法的探討學 院：專業(yè)年級：學生：班級學號：指導教師：二XXX 年 六 月 十 日摘要通過實際調研，汽車自動變速器的結構復雜，工作過程難于理解，主要是因為該類型變速器傳動比的分析與計算較為復雜。本文從闡述辛普森式和拉維奈爾赫式兩大典型行星齒輪機構入手，對行星架與太陽輪和齒圈的三者之間的傳動比關系進行了數(shù)學推導和論證，使單排行星齒輪機構的傳動比計算，轉化為一般的定軸輪系計算。其約束行星排仍采用一般的定軸輪系計算方法，然后將設定值和求出值代入動力排，盡而求出復合行星齒輪機構傳遞動力時所形成的傳

2、動比。此種復合式行星齒輪機構傳動比的求解方法較用解聯(lián)立方程組的求解方法，更為簡單方便 ，易于掌握。這對迅速掌握該類型變速器結構原理，提高維修能力，具有十分重要的意義。關鍵詞自動變速器；傳動比；分析與計算AbstractThrough practical research , for the analysis and calculation of transmission are more complex，the automotives transmission structure is more complex than others ,and the work processes is di

3、fficult to understand.This paper analyze and study the transmission ratio relationship among the planet 、the sun wheel and the ring gear , so that the single-gear ranked the transmission ratio changes into a general round of the axis of calculation .Boundedby its planetary line still use the general

4、 calculation methods of the axis calculation methods, and then we can put the setting value and sought value into the power row, finally calculate the transmission ratio when the complex planetary gear mechanism transfers power. Its much easier to use the simultaneous equations to solve such compoun

5、d planetary gear transmission institutions ratio, and we could understand it easily and conveniently. It makes great significance for me to improve the maintenance capacity, as well as to grasp the principle of this types transmission structure rapidly.Keywords automatic transmission；ratio；analysis

6、and calculation不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc201471955摘要 PAGEREF _Toc201471955 h IHYPERLINK l _Toc201471956Abstract PAGEREF _Toc201471956 h IIHYPERLINK l _Toc2014719571 緒論 PAGEREF _Toc201471957 h 2HYPERLINK l _Toc2014719581.1 課題的意義 PAGEREF _Toc201471958 h 2HYPERLINK l _Toc2014

7、719591.2 國外研究概況 PAGEREF _Toc201471959 h 2HYPERLINK l _Toc2014719601.3 本課題研究容 PAGEREF _Toc201471960 h 3HYPERLINK l _Toc2014719612 基礎知識介紹 PAGEREF _Toc201471961 h 4HYPERLINK l _Toc2014719622.1 自動變速器 PAGEREF _Toc201471962 h 4HYPERLINK l _Toc2014719632.2 自動變速器的工作過程 PAGEREF _Toc201471963 h 6HYPERLINK l _T

8、oc2014719642.3 復合行星齒輪機構的自由度 PAGEREF _Toc201471964 h 7HYPERLINK l _Toc2014719653 行星齒輪機構的結構和工作原理 PAGEREF _Toc201471965 h 9HYPERLINK l _Toc2014719663.1 行星齒輪機構的組成 PAGEREF _Toc201471966 h 9HYPERLINK l _Toc2014719673.2 單排行星齒輪機構的傳動比與運動規(guī)律 PAGEREF _Toc201471967 h 9HYPERLINK l _Toc2014719683.3 辛普森式行星齒輪機構的傳動比與

9、運動規(guī)律 PAGEREF _Toc201471968 h 10HYPERLINK l _Toc2014719693.4 拉維奈爾赫式行星齒輪機構的傳動比與運動規(guī)律 PAGEREF _Toc201471969 h 11HYPERLINK l _Toc2014719704 速器傳動比的典型分析 PAGEREF _Toc201471970 h 13HYPERLINK l _Toc2014719714.1 辛普森式行星齒輪變速器傳動比分析與計算 PAGEREF _Toc201471971 h 13HYPERLINK l _Toc2014719724.2 拉維奈爾赫式行星齒輪變速器傳動比分析與計算 PA

10、GEREF _Toc201471972 h 16HYPERLINK l _Toc201471973結論 PAGEREF _Toc201471973 h 18HYPERLINK l _Toc201471974參考文獻 PAGEREF _Toc201471974 h 19HYPERLINK l _Toc201471975致 PAGEREF _Toc201471975 h 20千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行緒論課題的意義汽車自動變速器的廣泛應用，使汽車具有了更好的駕駛性能。這主要表現(xiàn)

11、在當發(fā)動機處于非經(jīng)濟轉速區(qū)域與處于經(jīng)濟轉速區(qū)域運轉相比較，其油耗相差近一倍。此外，變速器檔位不同，傳動效率的高低也有所不同。因此，要讓汽車在每一種負載、路況下都能兼顧發(fā)動機的最低油耗和變速器的最高效率。依靠自動變速技術，按照預先設定的最佳規(guī)律變換檔位就能得已實現(xiàn)。自動變速器的應用，使變速器的檔位變換既快又平穩(wěn)，汽車的乘坐舒適性。通過液力傳動與微電腦控制換檔，消除或降低了動力傳遞系統(tǒng)中的沖擊和動載，使汽車的行駛性能更加良好。在提高車輛安全性上，由于減少了煩瑣操作的換檔動作，減少了駕駛時注意力的分散，減輕了勞動強度，降低了行車事故，保證了行車安全，提高了平均車速。由于發(fā)動機總處于經(jīng)濟轉速圍工作，避

12、開了怠速和高速下運轉，使排放的有害氣體顯著減少，從而降低了排放污染。正式由于自動變速器的諸多優(yōu)點，使的該類型變速器得以更廣泛的應用。但由于自動變速器結構復雜，直觀理解性差，也給掌握該類型變速器的正確使用，故障分析與診斷，以與給維修工作增加了很多麻煩。簡單快捷掌握自動變速器傳動比的計算與分析方法，是熟悉該類型變速器結構原理最行之有效的手段。國外研究概況通過這些天的上網(wǎng)查找和對相關質料與書籍的閱讀，對傳動比有了一定的了解。無論是在國外還是國對傳動比的計算并沒有什么區(qū)別基本是一樣的。主要有以下幾種方法：第一種計算方法轉化機構法基本思想是：根據(jù)相對原理，給整個行星齒輪傳動比加一個與行星架的加速度大小相

13、等方向相反的公共角速度，而各個構件之間的相對運動關系不變，但行星架就變成不動的構件了，于是，該行星齒輪傳動就轉化為定軸齒輪傳動，這樣就可以用定軸齒輪傳動比的公式計算了。第二種計算方法力矩法對于單行星排，Mo=-aMi，而輸入的力矩Mi一般為已知的,所以只需要求出Mo便可以求出傳動比i。如果是n行星排m個構件的；就要列出n個行星排力矩關系式與m個構件的力矩平衡方程，組成2n+m個獨立的線性方程，就可以解傳動比了。第三種反方法速度圖解法（1）找出行星排的等速點和零速點；（2）繪出各個構件的速度三角形。其轉速分別用相應角的正切值來表示。最后根據(jù)三角形的相關知識，求出傳動比。本課題研究容（1）先講一下

14、單排行星齒輪機構的傳動比的計算；（2）再以多排辛普森式行星齒輪機構和拉維奈爾赫式行星齒輪機構為例進一步對傳動比的計算進行推導與論證；（3）分析其它復合行星齒輪傳動比的計算方法并指出它們的不足，進而提出我的一些想法與見解。這也是我研究的關鍵問題。基礎知識介紹自動變速器自動變速器具有操作容易、駕駛舒適、能減少駕駛者疲勞的優(yōu)點，已成為現(xiàn)代轎車配置的一種發(fā)展方向。裝有自動變速器的汽車能根據(jù)路面狀況自動變速變矩，駕駛者可以全神貫注地注視路面交通而不會被換檔搞得手忙腳亂。自動變速器的廠牌型號很多，外部形狀和部結構也有所不同，但它們的組成基本一樣，都是由液力變矩器和齒輪式自動變速器組合起來的。常見的組成部分

15、有液力變矩器、行星齒輪機構、離合器、制動器、油泵、濾清器、管道、控制閥體、速度調壓器等，按照這些部件的功能，可將它們分成液力變矩器、變速齒輪機構、供油系統(tǒng)、自動換檔控制系統(tǒng)和換檔操縱機構等五大部分。本文主要對液力變矩器和齒輪式自動變速器進行介紹研究。 1、液力變矩器 液力變矩器安裝在發(fā)動機和變速器之間，以液壓油（ATF）為工作介質，起傳遞轉矩，變矩，變速與離合的作用。位于自動變速器的最前端，安裝在發(fā)動機的飛輪上，其作用與采用手動變速器的汽車中的離合器相似。它利用油液循環(huán)流動過程中動能的變化將發(fā)動機的動力傳遞自動變速器的輸入軸，并能根據(jù)汽車行駛阻力的變化，在一定圍自動地、無級地改變傳動比和扭矩比

16、，具有一定的減速增扭功能。液力變矩器不同于液力耦合器的主要特征是它具有固定的導輪。導輪對液體的導流作用使液力變矩器的輸出扭矩可高于或低于輸入扭矩，因而稱為變矩器。輸出扭矩與輸入扭矩的比值稱變矩系數(shù)，輸出轉速為零時的零速變矩系數(shù)通常約26。變矩系數(shù)隨輸出轉速的上升而下降。液力變矩器的輸入軸與輸出軸間靠液體聯(lián)系，工作構件間沒有剛性聯(lián)接。液力變矩器的特點是：能消除沖擊和振動,過載保護性能和起動性能好；輸出軸的轉速可大于或小于輸入軸的轉速，兩軸的轉速差隨傳遞扭矩的大小而不同；有良好的自動變速性能，載荷增大時輸出轉速自動下降，反之自動上升；保證動力機有穩(wěn)定的工作區(qū)，載荷的瞬態(tài)變化基本不會反映到動力機上。

17、液力變矩器在額定工況附近效率較高，最高效率為8592。葉輪是液力變矩器的核心，它的型式和布置位置以與葉片的形狀，對變矩器的性能有決定作用。有的液力變矩器有兩個以上的渦輪、導輪或泵輪，借以獲得不同的性能。最常見的是正轉(輸出軸和輸入軸轉向一致)、單級（只有一個渦輪）液力變矩器。兼有變矩器和耦合器性能特點的稱為綜合式液力變矩器，例如導輪可以固定、也可以隨泵輪一起轉動的液力變矩器。為使液力變矩器正常工作，避免產(chǎn)生氣蝕和保證散熱，需要有一定供油壓力的輔助供油系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。普通液力變矩器由可轉動的泵輪和渦輪，以與固定不動的導輪這三個基本元件組成。汽車所用液力變矩器的工作輪一般都是鋼板沖壓焊接而成，而工

18、程機械和一些軍用車輛所用液力變矩器的工作輪則是用鋁合金精密鑄造成的。液力變矩器輸出轉矩與輸入轉矩之比為變矩系數(shù)k , 液力變矩器渦輪與泵輪轉速之比為 ，渦輪輸出功率與泵輪輸入功率之比為變矩器效率，泵輪輸入轉矩為MB。如圖1為三元件綜合式液力變矩器特性。，k效率圖1 液力變矩器特性依據(jù)變矩器特性可知，在轉速比進入耦合工況之前，變矩系數(shù)K都大于1。在車輛起步時，一般輸出轉矩較輸入轉矩增加23倍。在同類車型中采用自動變速器與手動變速器相比，最低檔的傳動比要小。 2、變速齒輪機構 自動變速器中的變速齒輪機構所采用的型式有普通齒輪式和行星齒輪式兩種。采用普通齒輪式的變速器，由于尺寸較大，最大傳動比較小，

19、只有少數(shù)車型采用。目前絕大多數(shù)轎車自動變速器中的齒輪變速器采用的是行星齒輪式。 變速齒輪機構主要包括行星齒輪機構和換檔執(zhí)行機構兩部分。 行星齒輪機構，是自動變速器的重要組成部分之一，主要由于太陽輪（也稱中心輪）、齒圈、行星架和行星齒輪等元件組成。行星齒輪機構是實現(xiàn)變速的機構，速比的改變是通過以不同的元件作主動件和限制不同元件的運動而實現(xiàn)的。在速比改變的過程中，整個行星齒輪組還存在運動，動力傳遞沒有中斷，因而實現(xiàn)了動力換檔。 換檔執(zhí)行機構主要是用來改變行星齒輪中的主動元件或限制某個元件的運動，改變動力傳遞的方向和速比，主要由多片式離合器、制動器和單向超越離合器等組成。離合器的作用是把動力傳給行星

20、齒輪機構的某個元件使之成為主動件。制動器的作用是將行星齒輪機構中的某個元件抱住，使之不動。單向超越離合器也是行星齒輪變速器的換檔元件之一，其作用和多片式離合器與制動器基本一樣，也是用于固定或連接幾個行星排中的某些太陽輪、行星架、齒圈等基本元件，讓行星齒輪變速器組成不同傳動比的檔位。汽車自動變速器常見的有三種型式：分別是液力自動變速器(AT)、機械無級自動變速器(CVT)、電控機械自動變速器(AMT)。目前轎車普遍使用的是AT，AT幾乎成為自動變速器的代名詞。多數(shù)電控自動變速器都是由復合式行星齒輪機構組成。一般設置34個前進檔和1個倒檔。并要求各檔的轉速比都能使發(fā)動機總在一定轉速圍加速，這樣才能

21、保證加速過程最快，提高平均行駛速度。即符合：i1/i2=i2/i3=常數(shù)考慮到換檔過程中，由于空氣和道路阻力的作用，在空檔的一瞬間車速會下降，所以靠近高檔的鄰檔公比應比靠近低檔的小。同時由于受到齒輪結構因素的限制，各檔的幾何級數(shù)也不可避免也要發(fā)生一些差異。這也提示我們在分析復合式行星齒輪機構變速器時，過大或過小的傳動比不符和有級變速器設計的一般規(guī)律，是沒有應用價值的。自動變速器的工作過程自動變速器之所以能夠實現(xiàn)自動換檔是因為工作中駕駛員踏下油門的位置或發(fā)動機進氣歧管的真空度和汽車的行駛速度能指揮自動換檔系統(tǒng)工作，自動換檔系統(tǒng)中各控制閥不同的工作狀態(tài)將控制變速齒輪機構中離合器的分離與結合和制動器

22、的制動與釋放，并改變變速齒輪機構的動力傳遞路線，實現(xiàn)變速器檔位的變換。 傳統(tǒng)的液力自動變速器根據(jù)汽車的行駛速度和節(jié)氣門開度的變化，自動變速檔位。其換檔控制方式是通過機械方式將車速和節(jié)氣門開度信號轉換成控制油壓，并將該油壓加到換檔閥的兩端，以控制換檔閥的位置，從而改變換檔執(zhí)行元件（離合器和制動器）的油路。這樣，工作液壓油進入相應的執(zhí)行元件，使離合器結合或分離，制動器制動或松開，控制行星齒輪變速器的升檔或降檔，從而實現(xiàn)自動變速。 電控液力自動變速器是在液力自動變速器基礎上增設電子控制系統(tǒng)而形成的。它通過傳感器和開關監(jiān)測汽車和發(fā)動機的運行狀態(tài)，接受駕駛員的指令，并將所獲得的信息轉換成電信號輸入到電控

23、單元。電控單元根據(jù)這些信號，通過電磁閥控制液壓控制裝置的換檔閥，使其打開或關閉通往換檔離合器和制動器的油路，從而控制換檔時刻和檔位的變換，以實現(xiàn)自動變速。復合行星齒輪機構的自由度單排單行星齒輪機構如圖2所示。該機構有4個活動構件（太陽輪1、行星架2、行星齒輪3和齒圈4，即太陽輪、齒圈、行星架組合件3個獨立元件組成。即機構自由度：F=3n-2pL-pH =34-24-2 =2式中：n活動機構數(shù) pL低副數(shù) pH高副數(shù)圖2單排單行星齒輪機構該機構有兩個自由度，一般也稱差動輪系。如果不對其中一個自由度加以限制或約束，該機構將無法傳遞動力。由于單排單行星齒輪機構所能提供的變速比十分有限，所以通常在汽車

24、自動變速器中多采用多排行星齒輪機構。辛普森式行星齒輪機構如圖3所示。該機構特點是前后行星排太陽輪連為一體，稱為太陽輪組件1，前齒圈和后行星架連為一體，稱齒圈行星架組件4。該機構由6個活動構件組成。即機構自由度：F=3n-2pl-ph=36-26-4=2圖3辛普森式行星齒輪機構1前齒圈 2太陽輪組件 3行星齒輪 4后行星架 5前行星架和后齒圈組件該機構經(jīng)過組合具有4個獨立構件，2個自由度。拉維奈爾赫式行星齒輪機構如圖4所示。該機構特點是前后行星排共用一個齒圈，后排行星輪機構具有雙行星輪4和6，長行星輪4為前、后行星排共用，行星架3也是雙行星輪共用。通過組合，機構有6個活動構件與4個獨立元件，分別

25、是前大太陽輪、后小太陽輪、行星架組件和齒圈。該機構也是2個自由度。圖4拉維奈爾赫式行星齒輪機構1前太陽輪 2后太陽輪 3行星架 4短行星輪 5長行星輪 6齒圈行星齒輪機構的結構和工作原理行星齒輪機構的組成行星齒輪機構有很多不同的類型。其中最為簡單的行星齒輪機構是由一個太陽輪、一個齒圈、一個行星架與若干個行星齒輪組成，一般稱為單排行星齒輪機構。太陽輪、齒圈和行星架是行星排的三個基本構件，并且它們具有公共的固定軸線。行星齒輪安裝與行星架的行星齒輪軸上，與齒圈和太陽輪兩者嚙合。行星齒輪即可圍繞行星齒輪軸旋轉，又可在齒圈行走，圍繞太陽輪旋轉。按照齒輪的排數(shù)不同，行星齒輪機構又分為單排行星齒輪機構和多排

26、行星齒輪機構。汽車自動變速器中的行星齒輪變速器采用的就是多排行星齒輪機構。按照太陽輪和齒圈之間行星齒輪的組數(shù)不同，行星齒輪機構又分為單行星排和雙行星排。上面所說的全是單行星排，而雙行星排在太陽輪和齒圈之間有兩組相互嚙合的行星齒輪，其中一組行星輪與齒圈嚙合，里面的一組行星輪與太陽輪嚙合。單排行星齒輪機構的傳動比與運動規(guī)律根據(jù)能量守恒定律，由作用在該機構個元件上的力矩和結構參數(shù)可以導出表示單排行星齒輪機構一般運動規(guī)律的特性方程式；n1+an2-(1+a)n3=0 式1式中：n1太陽輪轉速 n2齒圈轉速 n3行星架轉速一、傳動比的計算當三個獨立元件任何一個被鎖定時，剩余兩個元件一個為動力輸入一個為輸

27、出。而傳動比=n主 /n被 = z被/ z主。由于行星架是一個無齒元件，所以根據(jù)方程式1，就可以求出行星架的假想齒數(shù)： 即令n2=0 ， n1與n2 必同向旋轉 傳動比： =或 （） 令n2=0 ， n2與n3 也必同向旋轉 傳動比：或 （）令+= 單排行星齒輪機構的行星架假想齒數(shù) ，即為太陽輪齒數(shù)和齒圈齒數(shù) 之和。這樣當該輪系一元件鎖定，其傳動比可按定軸輪系求解。使傳動比的計算更為簡便。二、元件運動規(guī)律 該輪系在太陽輪、齒圈和行星架這三個基本構件中，任選兩個分別作為主動件和從動件，而另一個元件固定不動，或者讓起運動受約束，則機構只有一個自由度，整個輪系以一定的傳動比傳遞動力。太陽輪固定，齒圈

28、為主動元件，行星架為從動元件。齒圈與行星架的旋轉方向一樣，而太陽輪是按反時針方向旋轉。因n1=0，所以傳動比i23=1+ 由此得到較小的減速比。齒圈固定，太陽輪為主動元件，行星架為從動元件。太陽輪與行星齒輪的旋轉方向相反 。行星輪的這種運動是齒圈按逆時針方向旋轉，可是齒圈已經(jīng)固定住了，行星輪只能在圍繞齒圈運動時帶動行星架按順時針方向旋轉，與太陽輪的轉速相比行星架的轉速較低，兩者旋轉方向一樣。因n2=0,所以傳動比i13=1+a=1+ 因z3 遠大于z1 ，故得到較大的減速比。行星架固定，太陽輪為主動元件，齒圈為從動元件。太陽輪與行星架的旋轉方向相反。因行星架被固定，與行星輪嚙合的齒圈按逆時針方

29、向旋轉。與太陽輪相比，齒圈的轉速低并且旋轉方向相反。因n3=0,所以傳動比i12=a=這里，n1與n2符號不同，表示主動軸于從動軸旋轉的方向不同，既可得到倒檔。（4）太陽輪和齒圈為主動元件，行星架為從動元件。當太陽輪與齒圈以一樣的轉速、按一樣的方向旋轉是，行星輪被夾住，不能繞其軸轉動。因此，太陽輪、齒圈、行星架和行星輪成為一體，各元件之間沒有相對運動，從而形成直接檔，既傳動比為i=1。（5）當該行星齒輪機構二元件作為動力輸出與輸入元件，第三元件不是鎖定，而是被約束。在一直輸入元件的轉速和轉向時，輸出元件的轉速和轉向，取決于約束元件的轉速和轉向。起輸入與輸出的傳動比已不再是兩元件的齒數(shù)之比，而是

30、兩元件的轉速之比。如果所有元件都不受約束，可以自由轉動，則行星齒輪機構失去傳動作用，此時相當于空檔狀態(tài)。辛普森式行星齒輪機構的傳動比與運動規(guī)律辛普森式行星齒輪機構如圖3所示，為雙行星排齒輪機構。前后行星排在單獨完成動力傳遞任務時，傳動比計算與前面說的單排行星齒輪機構的計算方法是一樣的。各元件的轉向亦可以用上面的方法進行判斷。該機構的特點是：前后兩個行星排的太陽輪連為一個整體，稱之為太陽輪組件；前排的行星架和后排的齒圈連成一體，稱之為前行星架和后齒圈組件，輸出軸通常與該組件相連。 當前后行星排聯(lián)合傳遞動力時，某行星排的三個獨立元件，能形成動力輸入、動力輸出，第三元件不是鎖定，而是被約束。即能以固

31、定傳動比轉動的行星排，我們稱之為動力排。把與動力排中受約束元件和與之連接的另一行星排稱約束行星排。 約束行星排的特征是：三個獨立元件中，首先必有一個元件與動力排中的約束元件連在一起，另一元件與動力排中的動力輸出元件連在一起，剩余的第三元件能被鎖定（系統(tǒng)需要去掉一個自由度）。復合行星齒輪機構才能以固定傳動比工作。在求這種復合式行星齒輪機構的傳動比時，不再是主被動齒輪的齒數(shù)比，而是動力排中的動力輸入元件與動力輸出元件的轉速比。 首先找出約束排中的與動力排相連接的元件，是與動力排中的動力輸出元件連接，還是與動力排中的輸入元件連接。并設定該元件轉速已知，從而確定該元件在約束排中有一元件鎖定，求出被約束

32、元件的轉速和轉向，把求得的結果代入運動規(guī)律方程式1，求出動力排中的未知元件的轉速，盡而求得復合行星齒輪機構的傳動比。此種求解方法，把復合行星齒輪機構同時工作形成的傳動比計算，由解聯(lián)立方程組的方法，簡化為一般的等式運算，使復合行星齒輪機構傳動比的計算更為直觀和簡單。拉維奈爾赫式行星齒輪機構的傳動比與運動規(guī)律拉維奈爾赫式行星齒輪機構如圖4 所示，也是雙行星齒輪機構，它的特點是：兩行星排具有公共行星架和齒圈，前太陽輪，短行星輪，長行星輪，行星架與齒圈組成一個雙行星輪式行星排，后太陽輪，長行星輪，行星架與齒圈組成一個單行星輪式行星排，長行星輪與齒圈都是前后行星排公用的。 依據(jù)能力守恒定律，由作用在該機

33、構個元件上的力矩與結構參數(shù)導出的單排雙行星齒輪機構的一般運動規(guī)律的方程式為：n1-an2-(1-a)n3=0式2式中：n1太陽輪轉速 n2齒圈轉速 n3行星架轉速該機構的后行星排雖然有5個活動元件，但是獨立的元件還是三個，當這三個獨立元件之一被鎖定時，剩余的兩個元件即為動力輸入與輸出。傳動比i=n主 /n被=Z被 /Z主 。因為行星架是一個無齒的元件，所以根據(jù)方程式2，可得出行星架的假想齒數(shù)：令n2=0，n1與n3 為反向旋轉的其傳動比：i13=n1 / n3=Z3 / Z1=（1a）令n1=0，n2與n3為同向旋轉的其傳動比：i23=或Z2=令 Z2 Z1=Z3-=Z3Z3 Z2 = Z1雙

34、行星輪的行星齒輪機構的行星架的假想齒數(shù)為Z3，它等于齒圈齒數(shù)Z2減去太陽輪齒數(shù)Z1。當該輪系之一元件被鎖定時，其傳動比也可按照定軸輪系求解。所以行星架假想齒數(shù)的已知，為該輪系傳動比的計算提供了很大的方便。而該輪系的三個獨立元件的運動規(guī)律可根據(jù)特性運動方程式2來確定：太陽輪被鎖定，齒圈為主動元件，行星架為被動元件。齒圈與行星架同向旋轉，鎖定元件太陽輪承受的轉矩方向與齒圈一樣。太陽輪被鎖定，行星架為主動元件，齒圈為被動元件。齒圈與行星架同向旋轉，鎖定元件太陽輪承受的轉矩方向與行星架相反。齒圈被鎖定，太陽輪為主動元件，行星架為被動元件。鎖定元件齒圈承受的轉矩方向與太陽輪一樣。齒圈被鎖定，行星架為主動

35、元件，太陽輪為被動元件。鎖定元件齒圈承受的轉矩方向與行星架一樣。行星架被鎖定，太陽輪為主動元件，齒圈為被動元件。鎖定元件行星架承受的轉矩方向與太陽輪相反。行星架被鎖定，齒圈為主動元件，太陽輪為被動元件。鎖定元件行星架承受的轉矩方向與齒圈一樣。兩元件輸入同向一樣轉速時，三個獨立元件一定同向旋轉。速器傳動比的典型分析辛普森式行星齒輪變速器傳動比分析與計算自動變速器分解后其簡單結構如下所示。四檔辛普森式行星齒輪變速器結構簡圖B0超速檔離合器 B12檔制動器 B22檔強制動器 C0直接檔離合C1前進檔離合器 C2倒檔與高檔離合器 F0直接檔單向離合器 F1低擋單向離合器 F22檔單向離合器如圖所示,動

36、力經(jīng)變矩器渦輪輸出后,先通過有超速和直接兩個狀態(tài)的單排行星齒輪機構(簡稱超速排),再通過辛普森齒輪機構,它有1檔、2檔、3檔(直接檔)3個檔位。當變速器處于1檔、2檔、3檔時,超速排在直接檔位置,變速器在4檔時,超速排在超速檔位置,辛普森機構則處于直接檔位置,以維持變速器有4個檔位,且4檔為超速檔。齒輪參數(shù):太陽輪齒數(shù)為26、齒圈齒數(shù)為58、行星架當量齒數(shù)為84,傳動比系數(shù)=58/26=2.222。在超速排中,C0使行星架與太陽輪接合,產(chǎn)生直接檔;B0使太陽輪制動,行星架輸入,齒圈輸出。在辛普森機構中,離合器C1與后齒圈相接、C2與太陽輪相連;制動器B2能使太陽輪制動、B1能使前行星架制動,自

37、由輪F1與B1并聯(lián),自由輪F2與B3并聯(lián),與制動器B2串聯(lián)。1)辛普森行星齒輪機構的速比計算 1檔工作時:C1工作,使后排齒圈為主動件,制動器B1工作,使前排行星架制動(轉速為0)。正常起步是以自由輪F1來替代制動器B1。由于輸入元件與制動元件分列在前、后兩排,是兩排復合運動。根據(jù)方程式2：n11+2.22 n12-3.22n13=0n21+2.22 n22-3.22n23=0因為兩太陽輪共體,所以n11=n21用主函數(shù)法消元法消去兩太陽輪項,上述聯(lián)立方程簡化為:2.22 n12-3.22 n13=2.22 n22-3.22 n23式中:n22為主動件, n13為制動件(轉速為0),n12、n

38、23同為輸出件,即n12=n23,代入上式后得:2.22 n12=2.22 n22-3.22 n23移項得:2.22 n22=2.22 n12+3.22 n23n22=(5.442.222)n23=2.45 n23即:I=2.45或用1、2分別代入簡化后的中:1n12-(1+)1 n13=2 n22-(1+2) n23式中: n22為主動件, n13為制動件, n12、n23同為輸出件,代入上式后得:n12=n22-(1+) n23解得: n22=(1+2)n232檔工作時:C1繼續(xù)工作,后齒圈繼續(xù)為主動件,此時B2工作,使太陽輪制動(轉速為0)。由于輸入元件與制動元件同在后排,是單排行星齒輪

39、機構關系。代入后排方程:n21+2.22 n22-3.22 n23=0式中:n21=0,n22為輸入,n23為輸出,代入后得:0+2.22 n22-3.22 n23=0n22=(3.222.22) n23n22=1.45 n23即:I=1.45或采用系數(shù)代入,得:0+n22-(1+) n23=0解得: n22=(1+) n23此時在前排行星齒輪機構中,由于前行星架的自由輪是超越的,而制動器B1是解除的,允許后排動力傳。3檔工作時:C1繼續(xù)工作,后齒圈仍為主動件,此時C2也工作,使太陽輪也成為主動件。在后排行星齒輪機構中,太陽輪、齒圈同為主動,行星架輸出直接檔速比。3檔屬后排單獨工作工況,前排行

40、星架解除。代入后排方程:n1+2.22 n2-3.22 n3=0n1= n2= n3=1即:I=1此時,前排行星齒輪機構雖然也同轉速旋轉,但由于前行星架的無約束,前排是不參與動力傳遞的,此時前部的超速檔行星齒輪機構仍處在直接檔位置上保持不變。4檔工作時:C1、C2均工作,使辛普森齒輪機構處在直接檔位置,而前面的超速排行星齒輪改變位置。C0不工作,使行星架與太陽輪脫離,然后B0工作,使太陽輪制動。代入超速排方程式：n1+2.22 n2-3.22 n3=0n3=(2.223.22)n2=0.689 n2即:I=0.689也就是說,這種辛普森齒輪機構的超速檔是由另外添加的超速檔行星齒輪機構來完成的,

41、它除了行星齒輪機構外,還須增加離合器C0、制動器B0和自由輪F0。主行星齒輪機構檔位工作時,它一直處在直接檔;在3檔、4檔切換時,主行星齒輪機構也應處在直接檔。 倒檔工作時:前超速排恢復到直接檔位置,C2工作,使太陽輪為主動件,此時B1工作,使前排行星架制動(轉速為0),后排行星機構由于后齒圈的解除,處在不工作狀態(tài)。代入前排方程:n11+2.22 n12-3.22 n13=0因為n13=0,齒圈輸出,所以:n11=-2.22 n12即:I=-2.22從以上各檔位的速比計算可知除了1檔是雙排的復合運動外,其它各檔仍是單排行星齒輪機構的簡單方程計算。在1檔計算時,又由于是兩太陽輪共體,共體消元也較

42、為簡單,是幾種變速器復合傳遞運動中最容易計算的一種,但它們的計算方法和步驟是一樣的,掌握后對復雜的復合機構計算是有幫助的。由于太陽輪、齒圈以與行星架的虛擬齒數(shù)都已經(jīng)知到了還可以根據(jù)齒數(shù)比來計算，如：倒檔時，主、被動軸能反向旋轉，只有前行星架固定，既n3=0.當其它兩元件固定，剩余兩元件都同向旋轉。當C2結合，動力輸入至太陽輪，前排齒圈輸出動力，傳動比倒=-Z2/Z1=-58/26=-2.22行星架承受的扭矩方向與太陽輪同向。若齒圈被鎖定，三元件一同旋轉，直至B0工作。而B0工作后使太陽輪鎖止，行星架帶動齒圈工作，其傳動比超=Z2/Z3=0.689,形成該變速器的超速檔。而不同檔位的前進檔可以根

43、據(jù)不同輸出元件與輸入元件齒數(shù)的比來計算。拉維奈爾赫式行星齒輪變速器傳動比分析與計算自動變速器分解后其簡單結構如下所示。四檔拉維奈爾赫式行星齒輪變速器B1倒檔與低檔制動器 B2高檔制動器 F1單向離合器 K1倒檔離合器 K2低檔離合器 K3高檔離合器如圖所示, 該機構有兩個太陽輪, 齒輪參數(shù)為大太陽輪的齒數(shù)為18(前排),小太陽輪的齒數(shù)為14(后排),長行星齒輪的齒數(shù)為10,短行星齒輪的齒數(shù)為9,后齒圈的齒數(shù)為38。它取消了前齒圈,合并了兩行星架,簡化了行星齒輪機構。前太陽輪通過長行星齒輪與后齒圈連接,后太陽輪則需通過短行星齒輪和長行星齒輪的過渡才能與后齒圈接觸。1) 拉維奈爾赫式各檔位的速比計

44、算 1檔工作時:K1工作,使小太陽輪為主動件,B1工作,使行星架制動。由于行星架固定,行星架上的各齒輪均產(chǎn)生定軸旋轉。1檔的傳動路線為小太陽輪短行星齒輪長行星齒輪齒圈，轉方向為正反正正,即輸入、輸出為同方向,成為普通齒輪傳動。傳動比公式為“速比=被動齒輪齒數(shù)/主動齒輪齒數(shù)”。如果是多級傳動,則為多級速比相乘。該變速器為三級齒輪傳動,則為三級相乘,即:速比=短行星齒輪齒數(shù)/小太陽輪齒數(shù)長行星齒輪齒數(shù)/短行星齒輪齒數(shù)齒圈齒數(shù)/長行星齒輪齒數(shù)=齒圈齒數(shù)/小太陽輪齒數(shù)將各齒輪齒數(shù)代入,得:(9/14)(10/9)(38/10)=38/14=2.714即:I=2.714 2檔工作時:K1繼續(xù)工作,使小太陽輪仍為主動件,動力經(jīng)小太陽輪短行星齒輪長行星齒輪,作同方向旋轉。此時B2工作,使大太陽輪制動(轉速為0),迫使長行星齒輪繞著大太陽輪旋轉,帶動行星架、齒圈也同方向旋轉。 3檔工作時:K1繼續(xù)工作,使小太陽輪仍為主動,另一個主動件的產(chǎn)生有兩種形式,一種是無OD檔,K2工作,使大太陽輪也成為主動件,兩個主動件由于齒數(shù)不同無法相對轉動,使整個行星齒輪機構咬住,齒圈以同步輸出(I=1);另一種是有